Light Science & Applications | 多功能分子钝化策略助力蓝光钙钛矿QLED效率突破20%,CIEy低至0.091

前言

近日,电子科技大学团队在蓝光钙钛矿量子点发光二极管领域取得重大突破(https://doi.org/10.1038/s41377-026-02231-7),成功解决了该领域长期存在的效率滚降严重、色纯度不足与稳定性差等难题。相关研究成果发表于国际知名期刊《Light: Science & Applications》。

核心创新

研究团队提出了一种多功能分子钝化策略,采用1-乙基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐对钙钛矿量子点进行表面修饰:

PF₆⁻阴离子:优先与铅悬挂键和铯位点配位,降低缺陷辅助非辐射复合

EMIM⁺阳离子:靶向溴相关缺陷,抑制俄歇复合,提升介电屏蔽效应

这一协同作用使量子点薄膜的光致发光量子产率从78%提升至92%,并显著增强其热稳定性和光照稳定性。

理论计算表明:PF₆⁻在量子点表面的吸附能高达-279.8 kcal/mol,EMIM⁺为-16.8kcal/mol,证实了二者与量子点表面的强相互作用。

器件性能:刷新多项纪录

基于该策略制备的蓝光QLED实现了以下优异性能:

色纯度:发光峰472nm,CIEy=0.091,满足Rec. 2020蓝光标准

效率突破:峰值外量子效率达20.02%,对应亮度6441cd/m²

低效率滚降:9587cd/m²时EQE仍达18.47%,几乎消除效率滚降

长寿命:T₅₀达692分钟(初始亮度106cd/m²),较对照器件提升24倍

光谱稳定:电压变化和长时间工作下EL峰位几乎不变

值得一提的是,在1920-13389cd/m²的宽亮度范围内,器件EQE始终保持在15%以上,拓展了其在超高清显示领域的应用场景。

研究意义

本研究首次在高色纯度蓝光钙钛矿QLED中同时实现>20% EQE、<0.1 CIEy、低效率滚降与长寿命,突破了该领域长期存在的性能瓶颈。研究团队提出的多功能分子钝化策略,不仅适用于蓝光体系,也为其他波段钙钛矿量子点的表界面工程提供了普适性思路。

该成果标志着我国在钙钛矿量子点显示技术领域迈出了关键一步,为未来超高清显示、增强现实/虚拟现实等应用提供了切实可行的技术路径。

图1:多功能分子的引入示意图

图2:量子点的形貌、尺寸与排列及其对应的光学性质

图3:多功能分子对量子点俄歇复合的抑制

图4:基于EMMPF-QD的LED性能

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